專利名稱：一種小型高原環(huán)境模擬艙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于醫(yī)學(xué)科學(xué)、生命科學(xué)和地球科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備，尤其是一種可以模擬高海拔地區(qū)環(huán)境的小型高原環(huán)境模擬艙。即在實(shí)驗(yàn)室復(fù)制低壓低氧、低溫、低濕度、高輻照的復(fù)加實(shí)驗(yàn)條件，用于在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的高原醫(yī)學(xué)、高原動(dòng)植物保護(hù)、高原水土保持等領(lǐng)域的科學(xué)研究。
背景技術(shù)：
目前大、中型高原環(huán)境模擬艙由國內(nèi)指定企業(yè)制造，有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，但控制復(fù)雜，成本很高；小型高原環(huán)境模擬艙多由使用者自行改造或研制，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，無法模擬真實(shí)高原環(huán)境，自動(dòng)化程度低，難以工業(yè)化量產(chǎn)?，F(xiàn)將該領(lǐng)域研究水平和技術(shù)難題列舉如下( I)大、中型環(huán)境模擬艙大、中型高原環(huán)境模擬艙多被用來進(jìn)行高原醫(yī)學(xué)研究、高海拔作訓(xùn)人員篩選和適應(yīng)性訓(xùn)練。艙體通常大于100m3，外壁由鋼板焊接而成，中間填充保溫材料，內(nèi)壁進(jìn)行一般內(nèi)墻裝飾，留有進(jìn)出通道和鋼化玻璃制成的觀察窗。模擬艙的門窗的密閉性都很好，整個(gè)艙體可以承受較大壓力。艙體的出氣口由抽氣管與真空泵相連接，進(jìn)氣口設(shè)有控制閥，通過控制抽氣量與進(jìn)氣量的比例，可以使艙內(nèi)造成相應(yīng)的低氣壓條件，并可以模擬海拔“上升”，“下降”和“停留”等動(dòng)態(tài)氣壓變化過程。目前這種模擬艙還沒有考慮到高原的其他環(huán)境條件，比如低溫、低濕、高輻照等。這類高原環(huán)境模擬艙是以人作為應(yīng)用對(duì)象，由國內(nèi)少數(shù)企業(yè)特許生產(chǎn)，設(shè)備造價(jià)高，動(dòng)輒就在千萬人民幣以上；設(shè)備占地面積大，一般需要300m2地面和5m空間高度；操作維護(hù)復(fù)雜，需要至少4名專業(yè)人員同時(shí)操作，且運(yùn)行費(fèi)用昂貴。對(duì)于主要以小型動(dòng)物、小樣本植物等為對(duì)象的實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究，顯然不適合使用這種大、中型高原環(huán)境模擬艙。(2)小型高原環(huán)境模擬艙小型高原環(huán)境模擬艙供以小型實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、小樣本植物和小規(guī)模土樣等為研究對(duì)象的實(shí)驗(yàn)室使用，當(dāng)前國內(nèi)外市場均無產(chǎn)品化的設(shè)備，因此多由使用者根據(jù)自己需要，自行研制或改造，一般只能模擬單一的高原氣候條件。低溫環(huán)境模擬艙是由冰箱、低溫展示柜等改造而成，依靠原有設(shè)備的制冷和溫控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低溫環(huán)境的模擬；低氧環(huán)境模擬艙是由單層有機(jī)玻璃和不銹鋼金屬板構(gòu)成密封艙體，出氣口連接真空泵，抽出艙內(nèi)空氣使壓力下降，進(jìn)氣口為可調(diào)閥門，開始抽氣時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)達(dá)到預(yù)定壓力位時(shí)，通過手動(dòng)控制進(jìn)氣量，使之與真空泵的抽氣量保持平衡，以維持艙內(nèi)低壓狀態(tài)。這種自行制造的高原環(huán)境模擬艙大都只能模擬單一條件，而無法完成復(fù)雜綜合條件的復(fù)制，比如，高原環(huán)境下不僅存在低氧，還有寒冷、低濕、高紫外線等環(huán)境條件。其次，這些裝置大都由使用者自行制造，結(jié)構(gòu)簡單，重復(fù)性差，性能不穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，安全無保證，不利于生產(chǎn)和推廣。另外，上述設(shè)備結(jié)構(gòu)分散，自動(dòng)化程度低，很多參數(shù)需要手動(dòng)調(diào)節(jié)和人為控制，操作復(fù)雜且精度較差。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種小型高原環(huán)境模擬艙，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其能夠適用于研究對(duì)象為小型動(dòng)物(小鼠、大鼠、豚鼠、家兔、幼犬、幼豬等)、低矮植被(草甸、經(jīng)濟(jì)作物、苔蘚、地衣、菌類等)和小面積土層的高原科學(xué)研究，可以在實(shí)驗(yàn)室復(fù)制模擬出低壓低氧、寒冷、低濕和高輻照的高原氣候條件。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的這種小型高原環(huán)境模擬艙，包括艙體以及控制艙體內(nèi)壓力的壓力控制單元、控制艙體內(nèi)溫度和濕度的溫濕度控制單元、為艙體內(nèi)提供照明的輻照控制單元；所述艙體包括工作艙和電機(jī)艙，所述工作艙設(shè)置在電機(jī)艙上方且兩者成一體式結(jié)構(gòu)，在該一體式結(jié)構(gòu)的前部中間區(qū)域?yàn)榭刂骑@示面板。進(jìn)一步，上述溫濕度控制單元包括溫濕度控制器、溫濕度傳感器、冷凝器、壓縮機(jī)、空氣干燥器；所述溫濕度控制器安裝在控制顯示面板上，與溫濕度控制器連接的溫濕度傳感器布置在工作艙內(nèi)的側(cè)壁中間；冷凝器布置在工作艙的內(nèi)膽頂部，通過冷凝管與電機(jī)倉內(nèi)的壓縮機(jī)連接；壓縮機(jī)放置于電機(jī)艙內(nèi)，壓縮機(jī)的電極通過線纜連接溫濕度控制器；所述空氣干燥器通過三通管的一支管與工作艙連通，且其電極通過線纜連接溫濕度控制器，在空氣干燥器的進(jìn)氣端還連接有電磁閥。進(jìn)一步，上述壓力控制單元包括壓力控制器、壓力控制箱；所述壓力控制器安裝在電機(jī)艙內(nèi)，所述壓力控制箱獨(dú)立于艙體之外，壓力控制箱內(nèi)裝有兩臺(tái)由交替繼電器控制的真空泵；所述真空泵通過管道連接至工作艙；所述壓力控制器通過所述三通管的一支管與工作艙連通。上述輻照控制單元包括兩個(gè)全波長鹵素?zé)艉洼椪湛刂破鳎凰鋈ㄩL鹵素?zé)敉ㄟ^軟管燈頸安裝在工作艙的內(nèi)側(cè)壁的上、中兩點(diǎn)，電極通過線纜連接外部的輻照控制器。上述工作艙的側(cè)壁或底部還安裝有與艙內(nèi)連通的真空負(fù)壓安全閥；所述壓力控制器電路的下限位電極通過線纜連接電磁閥，通電觸發(fā)信號(hào)為閥門開放；上限位電極通過線纜連接電磁閥，通電信號(hào)為閥門關(guān)閉。本實(shí)用新型具有已下發(fā)有益效果本實(shí)用新型的小型高原環(huán)境模擬艙結(jié)構(gòu)簡潔，具有壓力、溫濕度、輻照控制精確，各個(gè)控制元件配合良好的優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)用新型不僅設(shè)備運(yùn)行噪音低于55dB，達(dá)到城市噪音I類標(biāo)準(zhǔn)，并且無有害氣體、液體等污染排放，可以達(dá)到環(huán)保要求，可保護(hù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象，同時(shí)保證設(shè)備安全。

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的工作艙I與各部件之間的連接關(guān)系示意圖。其中1為工作艙；2為壓縮機(jī)；3為總控制器；4為壓力控制器；5為溫濕度控制器；6為輻照控制器；7為指針式壓力表；8為壓力控制箱；9為真空泵；10為交替繼電器；11為電磁閥；12為真空負(fù)壓安全閥；13為溫濕度傳感器；14為冷凝器；15為空氣干燥器；16為全波長鹵素?zé)簟?br> 具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述參見圖1，本實(shí)用新型的小型高原環(huán)境模擬艙，包括艙體以及控制艙體內(nèi)壓力的壓力控制單元、控制艙體內(nèi)溫度和濕度的溫濕度控制單元、為艙體內(nèi)提供照明的輻照控制單兀;艙體包括工作艙I和電機(jī)艙，工作艙I設(shè)置在電機(jī)艙上方且兩者成一體式結(jié)構(gòu)，在該一體式結(jié)構(gòu)的前部中間區(qū)域?yàn)榭刂骑@示面板。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的各個(gè)單元進(jìn)行詳細(xì)介紹( I)艙體以標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸為820x820x1700mm的模擬艙為例，外殼材料為冷軋鋼板烤三聚氰酰胺。上部為工作艙1，由不銹鋼冷軋板制成內(nèi)膽，相應(yīng)尺寸為600x600x600mm，容積約為216L，前部設(shè)有400x400mm鋼化玻璃觀察窗。下部為電機(jī)倉，裝配有壓縮機(jī)2和管道線路。設(shè)備前部中間區(qū)域?yàn)榭刂骑@示面板，裝配有總控制器3、壓力控制器4、溫濕度控制器5、輻照控制器6、指針式壓力表7等。底部裝配萬向輪，便于移動(dòng)設(shè)備。(2)壓力控制單元包括壓力控制器4、壓力控制箱8、指針式壓力表7。壓力控制箱8獨(dú)立于艙體之夕卜，箱內(nèi)裝有兩臺(tái)氣速度均為O. 5L/S的真空泵9，由交替繼電器10控制，真空泵9通過管道連接至工作艙I。使兩個(gè)真空泵以Ih為周期輪換工作。工作時(shí)真空泵抽氣，艙內(nèi)開始?jí)毫ο陆?；安裝在電機(jī)艙的壓力控制器4在工作艙I內(nèi)壓力下降到設(shè)定下限位后，接通電磁閥11向艙內(nèi)進(jìn)氣，此時(shí)壓力開始上升；當(dāng)艙內(nèi)壓力上升到設(shè)定的上限位時(shí)，關(guān)閉電磁閥，艙內(nèi)壓力下降。這樣周而復(fù)始，使工作艙內(nèi)壓力保持在設(shè)定范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)平衡。工作艙I另設(shè)有真空負(fù)壓安全閥12，當(dāng)艙內(nèi)壓力下降到設(shè)定壓力下限以下時(shí)自動(dòng)開啟進(jìn)氣，以保證在控制失效的情況下艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)象和設(shè)備的安全。所述壓力控制器4通過三通管的一支管與工作艙I連通(如圖2所示)。(3)溫濕度控制單元所述溫濕度控制單元包括溫濕度控制器5、溫濕度傳感器13、冷凝器14、壓縮機(jī)2、空氣干燥器15 ;溫濕度控制器5安裝在控制面板上，其溫濕度傳感器13布置在工作艙側(cè)壁中間。冷凝器14布置在工作艙內(nèi)膽頂部，壓縮機(jī)2放置于電機(jī)艙；當(dāng)設(shè)定溫度低于室溫時(shí)，啟動(dòng)壓縮機(jī)，溫度下降到設(shè)定水平后自動(dòng)切斷。空氣干燥器15安裝在工作艙進(jìn)氣管路，當(dāng)艙內(nèi)濕度大于設(shè)定濕度時(shí)開啟，向艙內(nèi)吹入干燥空氣。如圖2所示空氣干燥器15是通過三通管的一支管與工作艙I連通，且其電極通過線纜連接溫濕度控制器5，在空氣干燥器15的進(jìn)氣端還連接有電磁閥11。(4)輻照控制單元述輻照控制單元包括兩個(gè)全波長鹵素?zé)?6和輻照控制器6。輻照控制器6安裝在控制面板上，可以進(jìn)行照明周期和強(qiáng)度的可編程調(diào)節(jié)。兩個(gè)全波長鹵素?zé)?6通過軟管燈頸安裝在艙內(nèi)側(cè)壁的上、中兩點(diǎn)，通過彎曲燈頸可以調(diào)節(jié)照明角度。本實(shí)用新型以小型動(dòng)物作為使用對(duì)象進(jìn)行了試驗(yàn)。小鼠為15只，大鼠5只，分養(yǎng)在兩個(gè)繁殖籠內(nèi)，每天放置艙內(nèi)23h，連續(xù)30天。實(shí)驗(yàn)要求艙內(nèi)壓力380土20mmHg，溫度_15°C，相對(duì)濕度〈30%，紫外輻照量10 μ W/CM2。整個(gè)試驗(yàn)期間設(shè)備運(yùn)行良好，主要性能特征如下[0033](I)壓力、溫濕度、輻照控制精確，各個(gè)控制元件配合良好，未出現(xiàn)指標(biāo)超出預(yù)設(shè)范圍的情況；(2)動(dòng)物在工作艙內(nèi)活動(dòng)正常，試驗(yàn)期間無動(dòng)物死亡，說明該設(shè)備達(dá)到動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)備規(guī)范要求；(3)運(yùn)行期間，電機(jī)艙內(nèi)始終低于65°C，真空泵電機(jī)溫度未達(dá)到過熱保護(hù)溫度，說明電機(jī)艙內(nèi)布置合理、散熱良好；(4)設(shè)備運(yùn)行噪音低于55dB，達(dá)到城市噪音I類標(biāo)準(zhǔn)，無有害氣體、液體等污染排放，可以達(dá)到環(huán)保要求；(5)在模擬意外斷電、真空、溫度控制器失效的情況下，設(shè)備的真空負(fù)壓安全閥、溫度保護(hù)等裝置正常啟動(dòng)，說明安裝裝置有效，可保護(hù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象，同時(shí)保證設(shè)備安全。
權(quán)利要求1.一種小型高原環(huán)境模擬艙，其特征在于，包括艙體以及控制艙體內(nèi)壓力的壓力控制單元、控制艙體內(nèi)溫度和濕度的溫濕度控制單元、為艙體內(nèi)提供照明的輻照控制單元；所述艙體包括工作艙(I)和電機(jī)艙，所述工作艙(I)設(shè)置在電機(jī)艙上方且兩者成一體式結(jié)構(gòu)，在該一體式結(jié)構(gòu)的前部中間區(qū)域?yàn)榭刂骑@示面板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型高原環(huán)境模擬艙，其特征在于，所述溫濕度控制單元包括溫濕度控制器(5)、溫濕度傳感器(13)、冷凝器(14)、壓縮機(jī)(2)、空氣干燥器(15);所述溫濕度控制器(5)安裝在控制顯示面板上，與溫濕度控制器(5)連接的溫濕度傳感器(13)布置在工作艙(I)內(nèi)的側(cè)壁中間；冷凝器(14)布置在工作艙(I)的內(nèi)膽頂部，通過冷凝管與電機(jī)倉內(nèi)的壓縮機(jī)(2 )連接；壓縮機(jī)(2 )放置于電機(jī)艙內(nèi)，壓縮機(jī)(2 )的電極通過線纜連接溫濕度控制器(5 );所述空氣干燥器(15 )通過三通管的一支管與工作艙(I)連通，且其電極通過線纜連接溫濕度控制器(5 )，在空氣干燥器(15)的進(jìn)氣端還連接有電磁閥(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型高原環(huán)境模擬艙，其特征在于，所述壓力控制單元包括壓力控制器(4)、壓力控制箱(8);所述壓力控制器(4)安裝在電機(jī)艙內(nèi)，所述壓力控制箱(8)獨(dú)立于艙體之外，壓力控制箱(8)內(nèi)裝有兩臺(tái)由交替繼電器(10)控制的真空泵(9);所述真空泵(9)通過管道連接至工作艙(I);所述壓力控制器(4)通過所述三通管的一支管與工作艙(I)連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型高原環(huán)境模擬艙，其特征在于，所述輻照控制單元包括兩個(gè)全波長鹵素?zé)?16)和輻照控制器(6);所述全波長鹵素?zé)?16)通過軟管燈頸安裝在工作艙(I)的內(nèi)側(cè)壁的上、中兩點(diǎn)，電極通過線纜連接外部的輻照控制器(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的小型高原環(huán)境模擬艙，其特征在于，所述工作艙(O的側(cè)壁或底部還安裝有與艙內(nèi)連通的真空負(fù)壓安全閥(12);所述壓力控制器(4)電路的下限位電極通過線纜連接電磁閥(11)，通電觸發(fā)信號(hào)為閥門開放；上限位電極通過線纜連接電磁閥(11)，通電信號(hào)為閥門關(guān)閉。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種小型高原環(huán)境模擬艙，包括艙體以及控制艙體內(nèi)壓力的壓力控制單元、控制艙體內(nèi)溫度和濕度的溫濕度控制單元、為艙體內(nèi)提供照明的輻照控制單元；所述艙體包括工作艙和電機(jī)艙，所述工作艙設(shè)置在電機(jī)艙上方且兩者成一體式結(jié)構(gòu)，在該一體式結(jié)構(gòu)的前部中間區(qū)域?yàn)榭刂骑@示面板。本實(shí)用新型不僅設(shè)備運(yùn)行噪音低于55dB，達(dá)到城市噪音1類標(biāo)準(zhǔn)，并且無有害氣體、液體等污染排放，可以達(dá)到環(huán)保要求，可保護(hù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象，同時(shí)保證設(shè)備安全。
文檔編號(hào)B01L1/00GK202860554SQ201220535929
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者張麗, 劉毅, 康生, 胡鑄洪 申請(qǐng)人:陜西正凡科技發(fā)展有限公司